Обмен кальция в организме

Огромную роль в процессах обмена кальция крови играет костная система, содержащая способный к обмену кальций, обеспечивающий динамическое равновесие его с межклеточной жидкостью. Такой же легко обмениваемый кальций содержится во всех тканях и особенно в тех из них, мембрана которых обладает высокой проницаемостью. К таким клеткам относятся клетки гастроинтестинального тракта и печени. Значение легкообмениваемого кальция заключается в том, что бы обеспечить буферный механизм для сберегания постоянного уровня кальция крови от резких колебаний.

Кальций в организм поступает через кишечник в количестве приблизительно 350 мг/сутки. Из пищи двухвалентные катионы в кишечнике абсорбируются плохо, но для кальция имеются соответствующие гормональные регуляторы, которые регулируют этот процесс. В сутки витамин D обеспечивает всасывание указанного выше количества ионов. Но взрослому человеку требуется его около 1000 мг/сутки. Дополнительное количество кальция поступает в кишечник с соками. В норме через почки выводится только около 10% кальция (около 100 мг/сутки), что составляет 1% профильтровавшихся ионов, остальной кальций реабсорбируется. Причем если концентрация кальция в крови понижается, то реабсорбция его возрастает, а при повышении концентрации – растет экскреция.

Паратгормон (ПТГ). В паращитовидных железах синтезируется белок (мол. массой 9500) - паратгормон. Вначале он синтезируется в виде своего предшественника - препро-ПТГ. Низкая концентрация кальция в плазме крови способствует секреции, а высокая - распаду большей части синтезированного гормона. При низкой концентрации кальция синтез гормона возрастает главным образом за счет стимуляции пролиферации клеток околощитовидных желез. Поэтому при любой хронической стимуляции желез развивается их гипертрофия. Стимуляция секреции ПТГ происходит и под влиянием катехоламинов через β-рецепторы (даже в условиях пониженного уровня кальция). Опосредованно, через торможение всасывания Са2+ в кишечнике, секреция ПТГ активируется кортизолом. Секреция ПТГ связана с повышением в клетках уровня цАМФ.

Основное влияние ПТГ заключается в стимуляции реабсорбции кальция в канальцах почек. Одновременно гормон снижает реабсорбцию проксимальными отделами почек РО43-. Влияние гормона на кости многообразно. Его рецепторы имеются как на остеобластах, так и остеокластах. Гормон-рецепторное взаимодействие приводит к увеличению уровня цАМФ в клетках. Активирование остеокластов, способствуя разрушению кости, обеспечивает поступление кальция в кровь.

Кальцитонин. В щитовидной железе кроме йодсодержащих гормонов синтезируется С-клетками пептид - кальцитонин. Наиболее доказанный эффект кальцитонина заключается в снижении резорбции костей. В результате сохраняется костный матрикс, на котором оседает кальций, благодаря чему уровень Са²⁺ в крови снижается, что обеспечивает сбережение его в организме.

Рецепторы к кальцитонину в костной ткани найдены лишь на остеокластах. Взаимодействие гормона с рецепторами на мембране остеокластов опосредуется активацией аденилатциклазы (увеличением содержания цАМФ). Подобный же механизм обеспечивает влияние гормона и на клетки почечных канальцев, где он повышает выведение кальциевых и фосфорных соединений.

О сновным стимулятором секреции кальцитонина является высокий уровень кальция в крови. Кроме того, образование и секреция этого гормона зависят от уровня в крови гормонов желудочно-кишечного тракта и особенно гастрина. Здесь проявляется как бы "упреждающий" сигнал о возможном поступлении кальция в кровь. При поступлении больших количеств кальция с пищей образование гастрина возрастает, что стимулирует синтез кальцитонина и усвоение кальция костным матриксом. В это время секреция ПТГ ослаблена и поэтому в почках снижена реабсорбция кальция и он выводится с мочой.

Рис. 18. Преобразование витамина D и его роль в регуляции уровня кальция в крови.

Содержание кальцитонина в крови возрастает в период усиления процессов костеобразования после перелома кости, при беременности и у кормящих матерей. При снижении образовании гормона может развиваться остеопороз, что особенно часто встречается у пожилых людей, причем у женщин чаще, чем у мужчин.

Витамин D (кальцитриол). В коже человека содержится D-7-дегидрохолестерол (провитамин), который при действии ультрафиолетового облучения превращается в холекальциферол (витамин D₃). Из холекальциферола в печени при гидроксилировании по 25-му атому образуется соединение 25(ОН)D₃. Однако и это соединение само по себе еще недостаточно активно и не стимулирует всасывание кальция в кишечнике. Активные соединения образуются при его дальнейшем гидроксилировании (рис.1.8). Процессы гидроксилирования совершаются в митохондриях клеток печени и почек.

Регулятором процессов гидроксилирования гормона в почках является уровень кальция крови: при низкой концентрации ионов в плазме крови (ниже 10 мг%) он стимулируется, а при высокой - ингибируется. Возросший уровень паратгормона также стимулирует процессы гидроксилирования гормона D. Наиболее активным соединением является 1,25(ОН)2D₃. Активные формы витамина D инактивируются в печени, подобно всем другим стероидным гормонам.

В кишечнике 1,25(ОН)2D₃ способствует всасыванию Са2⁺ и фосфата. При этом развертывается следующая последовательность реакций:

а) захват иона ворсинчатой поверхностью клетки,

б) транспорт его через цитоплазму клетки,

в) выброс через базолатеральную мембрану.

Под влиянием активной формы витамина на ворсинчатой мембране появляется кальций-связывающий белок, который обеспечивает проникновение и чрезцитозольный транспорт кальция. Аналогичное влияние оказывает витамин и на клетки почечных канальцев, где стимулируются процессы реабсорбции кальция и фосфата. Активная форма витамина влияет и на кость: рецепторы к 1,25(ОН)2D₃ обнаружены на остеобластах.